BUGS the Educational Robot: 11 stappe (met foto's)

INHOUDSOPGAWE:

Voorrade
Stap 1: 3D -druk van die onderdele
Stap 2: Installeer Arduino
Stap 3: BUGS programmeer
Stap 4: Monteer BUGS se bene
Stap 5: Monteer BUGS se klou
Stap 6: Monteer BUGS se elektronika
Stap 7: Monteer BUGS se bene en klou aan die liggaam
Stap 8: Maak BUGS se elektronika op
Stap 9: Kalibreer BUGS se klou servo's
Stap 10: Kalibreer die IR -sensors vir lynvolging
Stap 11: Gebruik BUGS

2025 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2025-01-13 06:56

Ek het die afgelope jaar al my vrye tyd bestee aan die ontwerp en leer van Open source 3D -drukbare robotika, en toe ek sien dat Instructables 'n Robotics -wedstryd opgestel het, kon ek nie daaraan deelneem nie.

Ek wou hê dat die ontwerp van hierdie robot so opvoedkundig moontlik moes wees. So dat onderwysers regoor die wêreld vorm met min ontwerp- en programmeringsvaardighede en wat toegang tot 'n 3D -drukker het, baie verskillende funksies in die klas kan bou en gebruik.

Ek het voorheen BORIS the Biped (skakel hier) 'n robot ontwerp en gepos wat ek ook vir opvoedkundige doeleindes ontwerp het, en ek het besluit om dieselfde elektronika in BORIS as in BUGS te gebruik, sodat elkeen van julle wat besluit om BUGS te bou 'n bietjie ekstra koste kan ook BORIS bou

Ek het hierdie projek nou al lank in my gedagtes en dit is uiteindelik tyd om dit te deel.

Dit het my ongeveer 3 weke geneem om hierdie projek af te handel, te prototipeer en te dokumenteer.

Ek hoop dat u dit geniet en dat dit nuttig is

Hoeveel kos BUGS:

Algemene foute kos u ongeveer 90 $ om batterye en laaier ingesluit te bou

Wat is BUGS se kenmerke:

Eerstens wou ek hê BUGS moet uitstaan, so in teenstelling met baie ander opvoedingsrobotte met wiele loop BUGS op 8 bene met die Klann -koppeling, dit het die voordeel dat dit die benodigde servo's verminder tot een servo per kant en sodoende die koste verlaag.
BUGS is toegerus met 'n artikulerende klou wat die perfekte grootte is om 'n gholf- of tafeltennisbal te vang.
Om BUGS se opvoedkundige vermoëns werklik tot die uiterste te beperk, het ek besluit om 'n klomp ekstra sensors by te voeg, sodat hy enige Robotics -taak wat u van hom vra, werklik kan vervul, insluitend:

- Reël volg

- Digitale kompasopskrif

- Vermyding van hindernisse

- Gonser

- Handmatige beheer met 3D -gedrukte Arduino -kontroleerder (skakel hier)

Wat moet BUGS vooraf geprogrammeer word:

BUGS is geprogrammeer met behulp van Arduino; daar is 3 vooraf geprogrammeerde arduino -kodes wat na sy brein opgelaai kan word:

- Outonome lynvolgmodus waar BUGS 'n bal kan volg, 'n lyn volg en 'n bal aan die einde van die lyn laat val

- Outonoumous digitale kompas en modus vir die vermyding van hindernisse waar BUGS by 'n vaste koers kan hou en struikelblokke wat voor hom geplaas word, kan vermy terwyl hulle dieselfde koers behou

- Handmatige modus, waar BUGS handmatig beheer kan word en die twee outonome modusse hierbo kan uitvoer met die druk van 'n knoppie

Voorrade

Vir hierdie instruksies benodig u:

GEREEDSKAP:

Klein kruiskopskroewedraaier

VOORSIENINGS VIR DIE ROBOT:

3x egte Tower Pro MG90S analoog 180 grade servo (skakel hier)

U kan baie goedkoop uit China koop, maar servo's is nie een daarvan nie! Nadat ek baie verskillende tipes getoets het, veral goedkoop towerpro servo's, het ek agtergekom dat die goedkoop vervalsings so onbetroubaar is en dikwels 'n dag breek nadat ek dit gebruik het, en ek het besluit dat ware towerpro servo's die beste sou wees!

1x Sunfounder Wireless Servo Control Board (skakel hier)

U kan nie 'n beter prototipe -bord vind as hierdie vir draadlose servobestuur nie. Hierdie bord het 'n bulit in 5V 3A -kragomskakelaar en 12 servo -invoerpenne en penne vir 'n draadlose nrf24L01 -ontvangermodule en Arduino NANO, alles in 'n verkorte netjiese pakket, dus moenie meer bekommerd wees oor morsige kabels nie!

1x Arduino NANO (skakel hier)
1x NRF24L01 Transceiver Module (skakel hier) (u het dit nie nodig as u nie die beheerder gebruik nie)
1x Magnometer (digitale kompas) QMC5883L GY-273 (skakel hier)
1x Ultrasoniese sensor HC-SR04 (skakel hier)
2x IR -infrarooi obstakelvermydingsensormodule (skakel hier)
1x Passiewe zoemer (skakel hier)
2x 18650 3.7V Li -ion batterye (skakel hier)
1x 18650 batteryhouer (skakel hier) (hierdie batterye gee u ongeveer 30 minute se werktyd, die beter sal u ongeveer 2 uur se werktyd gee)
1x LI ion batterylaaier (skakel hier)
1x springkabels 120 stuks 10 cm lank (skakel hier)
1x skroewe 2mm x 8mm pak van 100 (skakel hier)

Al die elektronika kan ook op Amazon gevind word as u nie kan betaal om te wag vir aflewering nie, maar dit sal 'n bietjie duurder wees.

BEHEERDER:

Om hierdie robot met die hand te beheer, benodig u die 3D -gedrukte Arduino -beheerder (skakel hier) Die robot kan ook suiwer outonoom wees, sodat die beheerder nie verpligtend is nie.

PLASTIEK:

Die onderdele kan in PLA of PETG of ABS gedruk word. !! Let daarop dat 'n spoel van 500 g meer as genoeg is om 1 robot af te druk !!

3D PRINTER:

Minimum bouplatform benodig: L150mm x B150mm x H100mm

Enige 3D -drukker sal dit doen.

Ek het die onderdele persoonlik op die Creality Ender 3 gedruk, 'n goedkoop 3D -drukker onder 200 $. Die afdrukke het perfek uitgedraai.

Stap 1: 3D -druk van die onderdele

So nou is dit tyd vir druk … Ja

Ek het al die BUGS se onderdele noukeurig ontwerp om 3D -gedruk te word, sonder dat ondersteuningsmateriaal of vlotte benodig word tydens die drukwerk.

Al die onderdele kan op Pinshape afgelaai word (skakel hier)

Al die onderdele is getoets op die Creality Ender 3

Materiaal: PETG

Laaghoogte: 0,3 mm

Aanvulling: 15%

Spuitstuk deursnee: 0,4 mm

Die onderdele lys vir BUGS is soos volg:

1x HOOFLIGGAAM
1x BESTE LIGGAAM
2x KANTLIGGAAM
1x ARM
1x VOORAF
1x HAND
2x ARM PINS
1x HANDPEN
2x COGS
4x SKAKELKOEK
4x Vierkante PIN -koppeling
4x SKAKELING
8x SKAKELING BUITE
8x SKAKELBEN
8x SKAKELING TOP KLEIN
8x SKAKEL ONDERKLEIN
8x CIRCULR PIN L1
4x Sirkulêre PIN L2
16x Sirkulêre PIN L3
8x Sirkulêre PIN L4
4x Sirkulêre PIN L5
4x GROOT OMSENDKLIP
36x Sirkulêre knipsels
12x REGTEKNIPPE

Elke deel kan as 'n groep of afsonderlik gedruk word.

Volg die volgende stappe vir groepsdruk:

Begin met die druk van die GROUP ARM FOREARM.stl hierdie dele is die moeilikste om af te druk en kan 'n rand nodig hê om te voorkom dat dit krom word
Druk deur met die res van die dele. Om al die onderdele te druk, hoef u slegs elke GROUP.stl -lêer af te druk, en u sal die volledige stel onderdele hê.

En daar het ons dit ongeveer 'n dag en 'n half later gedruk, u behoort al die plastiekonderdele van BUGS te hê.

Stap 1 voltooi !!!

Stap 2: Installeer Arduino

BUGS gebruik C ++ - programmering om te kan funksioneer. Om programme na BUGS op te laai, gebruik ons Arduino IDE saam met 'n paar ander biblioteke wat in die Arduino IDE geïnstalleer moet word.

Installeer Arduino IDE op u rekenaar

Arduino IDE (skakel hier)

Om die biblioteke in Arduino IDE te installeer, moet u die volgende doen met al die biblioteke in die onderstaande skakels

Klik op die onderstaande skakels (dit sal u na die biblioteek se GitHub -bladsy neem)
Klik op Klon of Laai af
Klik op zip -aflaai (die aflaai moet in u webblaaier begin)
Maak die afgelaaide biblioteekmap oop
Pak die afgelaaide biblioteekvouer uit
Kopieer die uitgepakte biblioteekmap
Plak die uitgepakte biblioteekmap in die gids van die Arduino -biblioteek (C: / Documents / Arduino / biblioteke)

Biblioteke:

Varspeedservo biblioteek (skakel hier)
QMC5883L biblioteek (skakel hier)
RF24 -biblioteek (skakel hier)

En daar het ons dit, u moet almal gereed wees om seker te maak dat u Arduino IDE korrek opgestel het, volg die volgende stappe

Laai die gewenste Arduino -kode hieronder af (Robot Controller & Autonomous.ino of Robot Autonomous Compass.ino of Robot Autonomous Line follower.ino) (om een of ander rede kon ek nie die kode na Instructables oplaai nie, stuur my 'n PM op seb.coddington@ gmail.com vir kode totdat ek die probleem opgelos het)
Maak dit oop in Arduino IDE
Kies gereedskap:
Kies raad:
Kies Arduino Nano
Kies gereedskap:
Kies verwerker:
Kies ATmega328p (ou selflaaiprogram)
Klik op die Verify -knoppie (Merk -knoppie) in die linker boonste hoek van Arduino IDE

As alles goed gaan, moet u onderaan 'n boodskap kry wat sê Klaar opstel.

En dit is dit dat u nou stap 2 voltooi het !!!

Stap 3: BUGS programmeer

Nou is dit tyd om die kode op te laai na die brein van BUGS, die Arduino Nano.

Koppel die Arduino Nano via u USB -kabel aan op u rekenaar
Klik op die oplaai -knoppie (pyltjie regs)

As alles goed gaan, moet u onderaan 'n boodskap kry wat lui: Oplaai klaar.

En dit is dit vir stap 3.

Stap 4: Monteer BUGS se bene

Al die volgende stappe word in die Assembley -video hierbo uitgebeeld.

Die montering van die linkerkantse ratte

Elektroniese onderdele benodig:

1x Fitech FS90R deurlopende rotasieservo

Plastiekonderdele benodig:

1x syliggaam
1x tandwiel
2x koppelingstang
2x Vierkantige koppeling
2x koppelingsrit
2x vierkantige knipsels
4x sirkelpen L4

Skroewe en servohorings benodig:

2x lang self tapering skroewe
1x kort skroewe vir Servo Horn
1x servohoring met twee arms

Montage -instruksies:

Steek die FS90R Servo in die syliggaam
Bevestig met 2 lang self -tapers
Steek die servohoring in die tandwiel
Plaas die tandwiel op die servo
Bevestig met 1 kort servohoringskroef
Skuif die sirkelpenne L4 na die Linkage Cogs en and Linkage drives
Skuif die vierkantige koppelpennetjies in die koppelingstande (maak seker dat u dit op die regte manier skuif)
Skuif die koppelingskoppe in die syliggaam, en plaas die ratte in spieëlbeelde van mekaar, soos in die video hierbo getoon.
Skuif die koppelingsaandrywing oor die teenoorgestelde kant van die vierkantige pen, maak seker dat die sirkelpenne L4 in teenoorgestelde rigtings van mekaar is
Bevestig die vierkante koppelingspen met 2 vierkantige klampe

Die montering van die regterkantse liggaamswiele

Gaan voort met dieselfde as met die linkerkant van die liggaam

Montering van die bene

Plastiekonderdele benodig:

2x buitenste koppeling
2x koppeling Top klein
2x koppeling onderkant klein
2x koppelingsbeen
2x sirkelpen L1
1x sirkelpen L2
4x sirkelpen L3
1x sirkelpen L5
1x groot clip
9x sirkelsirkel

Montage -instruksies:

Skuif sirkelpen L5 na sykant
Bevestig die sirkelpen L5 met sy groot clip
Skuif een van die klein stukke van die koppeling bo -oor sirkelpen L2
Skuif sirkelpen L2 deur die sykant
Skuif die ander stuk stuk koppeling bo -oor sirkelpen L2
Beveilig met Clip Circular
Skuif albei sirkelpen L1 -stukke deur albei klein stukke van die onderkant
Skuif die klein stukke van die koppelingsbodem oor die sirkelpen L5
Skuif die buitenste stukke van die koppeling oor die sirkelpen L4 en sirkelpen L1, soos in die montagevideo hierbo getoon
Bevestig die buitenste stukke van die koppeling met 2 sirkelknipsels elk
Skuif 2 sirkelpen L3's deur albei klein stukke van die koppeling
Skuif albei beenverbindings oor die ander kant van die sirkelpen L3
Beveilig albei beenverbindings met twee sirkelknipsels
Skuif die laaste 2 sirkelpen L3's deur die 2 beenverbindings
Skuif die ander kant van die sirkelpen L3 deur die buitenste koppeling
Beveilig met 2 sirkelknipsels

Gaan voort met dieselfde proses met die oorblywende drie hoeke van die robot.

Stap 5: Monteer BUGS se klou

Al die volgende stappe word in die Assembley -video hierbo uitgebeeld.

Elektroniese onderdele benodig:

3x egte Towerpro MG90S servo

Plastiekonderdele benodig:

1x boonste lyf
1x arm
1x voorarm
1x Hand
2x armpenne
1x handpen

Skroewe benodig:

2x lang self tapering skroewe

Montage -instruksies:

Steek een van die armpenne in die boonste liggaamsgat
Steek een van die servo's in die boonste liggaam
Bevestig die servo met 2 lang self tapering skroewe
Steek die ander armpen in die onderste voorarmgat
Steek die handpen in die boonste (handkant) voorarmgat
Steek die 2 oorblywende servo's in die voorarm
Steek die arm oor die servo en die pen van die boonste liggaam (die breedste kant), en sorg dat dit reg is
Steek die arm oor die onderarmservo en speld (dunste kant), maak seker dat u dit regkry
Steek die hand oor die ander onderarm servo en pen

Stap 6: Monteer BUGS se elektronika

Al die volgende stappe word in die Assembley -video hierbo uitgebeeld.

Elektroniese onderdele benodig:

1x Arduino NANO
1x NRF24L01 -ontvanger (opsioneel)
1x Servo skild
1x gonser
1x Ultrasoniese sensor
1x Magnometer (digitale kompas)
2x IR -sensors
1x batteryhouer
2x 18650 batterye

Plastiekonderdele benodig:

1x hoofliggaam

Skroewe benodig:

9x lang self -tapende skroewe

Montage -instruksies:

Maak die Arduino NANO- en NRF24L01 -ontvanger aan die servoskild vas
Skroef die batteryhouer se drade aan die servoskerm vas (kontroleer polariteit)
Skroef die batteryhouer skuins aan die hoofliggaam vas met 2 skroewe
Skroef die zoemer aan die hoofliggaam vas met 1 skroef
Skroef die servoskerm aan die hoofliggaam vas met 2 skroewe skuins
Skroef die magnometer (digitale kompas) met twee skroewe aan die hoofliggaam vas
Knip die ultrasoniese sensor vas op die hoofliggaam
Skroef beide IR -sensors aan die hoofliggaam vas met 1 skroef elk
Plaas die batterye in die batteryhouer

Stap 7: Monteer BUGS se bene en klou aan die liggaam

Al die volgende stappe word in die Assembley -video hierbo uitgebeeld.

Plastiekonderdele benodig:

2x gemonteer bene
1x gemonteer klou
1x gemonteer hoofliggaam
8x vierkantige knipsels

Montage -instruksies:

Skuif die kant van die gemonteerde klou in die boonste vierkantige gate van een van die gemonteerde bene
Skuif die kant van die gemonteerde hoofliggaam in die onderste vierkantige gate van dieselfde gemonteerde been
Bevestig met 4 vierkantige snitte
Skuif die oorblywende gemonteer been oor die ander kant van die gemonteerde klou en gemonteer lyf
Bevestig met 4 vierkantige snitte

Stap 8: Maak BUGS se elektronika op

Gebruik die bedradingsdiagram hierbo om die bedradingaansluitings te bepaal

Berei die benodigde springkabels tussen die wyfies en die wyfies voor

5x rooi of oranje vir positiewe 5V
5x bruin of swart vir negatiewe grond
1x Blou vir Buzzer I/O -pen
2x Groen vir die twee IR -sensors OUT -penne
2x geel vir ultraklank- en echo -penne
2x pers vir die magnometers (digitale kompas) SDA- en SCL -penne

Bedrading instruksies:

Koppel die handservo in pen nommer 1 op die servobestuurbord (maak seker dat die verbindings reg is)
Koppel die onderarmservo in pen nommer 2 op die servobestuurbord (maak seker dat die verbindings reg is)
Koppel die arm -servo in pen nommer 3 op die servo -bedieningsbord (maak seker dat die verbindings reg is)
Steek die linkerbeen -servo in pen nommer 4 op die servobestuurbord (maak seker dat die verbindings reg is)
Koppel die regterbene -servo in pen nommer 5 op die servobestuurbord (maak seker dat die verbindings reg is)
Koppel die Blou wyfie -na -vroulike springkabel aan Signaalpen nommer 6 op die Servo -beheerbord
Koppel 'n Rooi of Oranje wyfie -na -vroulike springkabel aan die VCC -pen nommer 6 op die Servo -beheerbord
Koppel 'n bruin of swart vroulike na vroulike springkabel aan die GND -pen nommer 6 op die Servo -bedieningsbord
Koppel 2 Groen vroulike na vroulike springkabels aan Seinpenne 7 en 8 op die Servo -beheerbord
Koppel 2 Rooi of Oranje wyfie -na -vroulike springkabels aan VCC -penne nommer 7 en 8 op die Servo -bedieningsbord
Koppel 2 bruin of swart vroulike na vroulike springkabels aan GND -penne nommer 7 en 8 op die Servo -bedieningsbord
Koppel 2 geel kabels van die vroulike na die vroulike aansluiting aan die seinpennetjies nommer 9 en 10 op die servobestuurbord
Koppel 1 Rooi of Oranje wyfie na vroulike springkabel aan VCC -pen nommer 9 op die Servo -bedieningsbord
Koppel 1 Bruin of Swart vroulike na vroulike springkabel aan die GND -pen nommer 9 op die Servo -bedieningsbord
Koppel 2 pers kabels van die vroulike na die vroulike aansluiting aan die seinpennetjies nommer 11 en 12 op die servobestuurbord
Sluit 1 Rooi of Oranje wyfie -na -vroulike springkabel aan op VCC -pen nommer 10 op die Servo -bedieningsbord
Koppel 1 bruin of swart vroulike na vroulike springkabel aan die GND -pen nommer 10 op die Servo -bedieningsbord
Koppel die blou vroulike na vroulike springkabel op pen 6 aan die I/O -pen op die gonser
Koppel die rooi of oranje wyfie -na -vroulike springkabel op pen 6 aan die VCC -pen op die gonser
Koppel die bruin of swart vroulike na vroulike springkabel op pen 6 aan die GND -pen op die gonser
Koppel die groen vroulike na vroulike springkabel op pen 7 aan die OUT -pen aan die linker IR -sensor
Koppel die Rooi of Oranje wyfie -na -vroulike springkabel op pen 7 aan die VCC -pen aan die linker -IR -sensor
Koppel die bruin of swart vroulike na vroulike springkabel op pen 7 aan die GND -pen aan die linker -IR -sensor
Koppel die groen vroulike na vroulike springkabel op pen 8 aan die OUT -pen aan die regter -IR -sensor
Koppel die Rooi of Oranje wyfie -na -vroulike springkabel op pen 8 aan die VCC -pen aan die regter -IR -sensor
Koppel die bruin of swart vroulike na vroulike springkabel op pen 8 aan die GND -pen aan die regter -IR -sensor
Koppel die geel vroulike na vroulike springkabel op pen 9 aan die Trig -pen op die ultrasoniese sensor
Koppel die geel vroulike na vroulike springkabel op pen 10 aan die Echo -pen op die ultrasoniese sensor
Koppel die Rooi of Oranje wyfie -na -vroulike springkabel op pen 9 aan die VCC -pen op die Ultrasoniese sensor
Koppel die bruin of swart vroulike na vroulike springkabel op pen 9 aan die GND -pen op die ultrasoniese sensor
Koppel die pers -wyfie -na -vroulike springkabel op pen 11 aan die SDA -pen op die magnometer
Koppel die pers -wyfie -na -vroulike springkabel op pen 12 aan die SCL -pen op die magnometer
Koppel die Rooi of Oranje wyfie -na -vroulike springkabel op pen 10 aan die VCC -pen op die Magnometer
Koppel die bruin of swart vroulike na vroulike springkabel op pen 10 aan die GND -pen op die magnometer

Stap 9: Kalibreer BUGS se klou servo's

Al die volgende stappe word in die Assembley -video hierbo uitgebeeld.

Skroewe en servohorings benodig:

3x enkelarm servo horings
3x kort skroewe vir servohorings

Montage -instruksies:

Skakel die robot vir 5 sekondes aan totdat die servo's hul tuisposisie bereik, en skakel die robot af
Plaas die arm in 'n hoek van 90 grade teenoor die liggaam
Plaas die arm/lyf servo horing
Bevestig met 'n kort servohoringskroef
Plaas die voorarm in 'n hoek van 90 grade teenoor die arm
Plaas die onderarm/arm servohoring
Bevestig met 'n kort servohoringskroef
Plaas die hand in die geslote posisie
Plaas die servohoring met die hand/onderarm
Bevestig met 'n kort servohoringskroef

Stap 10: Kalibreer die IR -sensors vir lynvolging

Om die IR -sensors 'n swart lyn op te spoor, moet u die potensioskakelaarskroef op elke IR -sensor aanpas sodat die 2 rooi LED's aan is wanneer die sensor naby 'n wit oppervlak is en dat slegs een rooi LED aan is wanneer die sensor is naby 'n swart oppervlak.